动态规划以找到二维网格的最大成本路径

Question

给定一个二维网格，G 有 q 行和 p 列，其中每个单元格 G[i][j] 包含一个整数。 它需要从左上角 (0,0) 移动到右下角 (q-1,p-1)。 我一次只能左右移动 1 个单位。 当我访问一个单元格时，单元格 G[i][j] 中的数量被添加到总数中。 我需要最大化总数并获得路径。 这是我的第一次尝试

def findMaxPerson1(q, p, grid, memo={}):
    key = f"{q},{p}"
    if key in memo:
        return memo[key]
    if q == 0 and p == 0:  # Start point
        return grid[0][0]
    if q < 0 or p < 0:
        return 0
    up = findMaxPerson1(q-1, p, grid, memo)  # Up
    left = findMaxPerson1(q, p-1, grid, memo)  # Left
    if up >= left:
        memo[key] = up + grid[q][p]
        return memo[key]
    else:
        memo[key] = left + grid[q][p]
        return memo[key]

我从上面的代码中得到了 15。 现在我尝试修改以前的代码以获取路径和最大总数。 这是我的尝试代码：

def findMaxPerson1(q, p, grid, memo={}):
        key = f"{q},{p}"
        if key in memo:
            return memo[key]
        if q == 0 and p == 0:
            return {
                'total': grid[q][p],
                'path': [(q, p)]
            }
        if q < 0 or p < 0:
            return None
        up = findMaxPerson1(q-1, p, grid, memo)  # Up
        left = findMaxPerson1(q, p-1, grid, memo)  # Left
        if up is not None and left is not None:  # Both are dictionary
            if up['total'] >= left['total']:
                up['total'] = up['total'] + grid[q][p]
                up['path'].append((q, p))
                memo[key] = up
                return up
            else:
                left['total'] = left['total'] + grid[q][p]
                left['path'].append((q, p))
                memo[key] = left
                return left
        if up is not None:
            up['total'] = up['total'] + grid[q][p]
            up['path'].append((q, p))
            memo[key] = up
            return up
        else:
            left['total'] = left['total'] + grid[q][p]
            left['path'].append((q, p))
            memo[key] = left
                return left

    print(findMaxPerson1(2, 1, grid, {}))

将此修改后的代码与相同的网格一起使用，我得到以下输出：

{'total': 19, 'path': [(0, 0), (1, 0), (1, 1), (2, 0), (2, 1)]}

这是我使用的网格：

grid = [
    [1, 2],
    [3, 4],
    [5, 6],
]

为什么路径不对？ 有谁知道我做错了什么？ 先感谢您。

Answer 1

第二种方法的问题是您正在重用和更新与memo多个键的值相同的对象。

第一种方法， memo的值是一个简单的整数，当你做memo[key] = up + grid[q][p] ，值被复制。 现在up值和memo[key]值是完全独立的。

相反，在第二种方法中，您执行以下操作：

up['total'] = up['total'] + grid[q][p]
up['path'].append((q, p))
memo[key] = up

它up不复制的情况下修改up它，现在你在up和memo[key]中有相同的对象，它具有相同的更新值。

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要解决这个问题简单的方式将deepcopy的up和left修改之前，因为这样的：

import copy
...
up = copy.deepcopy(up)
left = copy.deepcopy(left)

这解决了问题，现在第二种方法打印：

{'total': 15, 'path': [(0, 0), (1, 0), (2, 0), (2, 1)]}

但这非常低效，因为它每次都复制整个路径，使您的算法 O(n ⁴ ) 而不是 O(n²)。

更好的方法是只存储每个键的前一个键（而不是整个路径）。 算法的主要部分完成后，您可以按照此向后引用重建路径。